JPH07249797A - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
- Publication number
- JPH07249797A JPH07249797A JP3944594A JP3944594A JPH07249797A JP H07249797 A JPH07249797 A JP H07249797A JP 3944594 A JP3944594 A JP 3944594A JP 3944594 A JP3944594 A JP 3944594A JP H07249797 A JPH07249797 A JP H07249797A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- compound semiconductor
- crystal
- semiconductor device
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 AlGaInN系結晶から成る半導体素子に低抵抗
かつ安定なオーミックコンタクトを形成する。 【構成】 AlGaInN系結晶のうえにGaP層18，19などの他
のIIIＶ族化合物半導体をエピタキシャル成長し、この
うえにオーミック電極を形成する。 【効果】 低抵抗かつ安定なオーミックコンタクトが得
られ、素子の性能と信頼性が向上する。
かつ安定なオーミックコンタクトを形成する。 【構成】 AlGaInN系結晶のうえにGaP層18，19などの他
のIIIＶ族化合物半導体をエピタキシャル成長し、この
うえにオーミック電極を形成する。 【効果】 低抵抗かつ安定なオーミックコンタクトが得
られ、素子の性能と信頼性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物結晶を主体とする
半導体素子、とくに発光素子にかかわる。
半導体素子、とくに発光素子にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体結晶を用いた素子、特に発
光素子の最近の進歩は著しく、その研究開発の現状は例
えば、I.Akasaki and H.Amano、ならびにH.Morkocの論
文に記されている（Proc.1993 International Semicond
uctor Device Research Symposium,December 1-3, 199
3, Charlottesville, Virginia, U.S.A., volume 2, p7
05, p709）。これらの論文においては、AlGaN/GaN/AlGa
NやGaN/GaInN/GaNなどの二重異種接合や、n-GaNに対す
るオーミック電極、および発光ダイオードの性質などが
論じられており、窒化物半導体結晶を用いた発光ダイオ
ードは実用の段階に入ってきたといえる。今後は半導体
レーザやバイポーラ素子、あるいはFETの開発が進めら
れることになる。
光素子の最近の進歩は著しく、その研究開発の現状は例
えば、I.Akasaki and H.Amano、ならびにH.Morkocの論
文に記されている（Proc.1993 International Semicond
uctor Device Research Symposium,December 1-3, 199
3, Charlottesville, Virginia, U.S.A., volume 2, p7
05, p709）。これらの論文においては、AlGaN/GaN/AlGa
NやGaN/GaInN/GaNなどの二重異種接合や、n-GaNに対す
るオーミック電極、および発光ダイオードの性質などが
論じられており、窒化物半導体結晶を用いた発光ダイオ
ードは実用の段階に入ってきたといえる。今後は半導体
レーザやバイポーラ素子、あるいはFETの開発が進めら
れることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】GaNなどの窒化物結晶
に対するオーミックコンタクトはp型結晶に対しては
金、n型結晶に対してはアルミニウムの蒸着膜が一般に
使われている。しかしながらこれらの金属と窒化物結晶
は合金を形成せず、そのためにコンタクトの長期安定性
に問題がある。また、アルミニウムは酸化しやすく、か
つ半田とも反応しやすく信頼性のあるボンデングを得る
ことが難しい。
に対するオーミックコンタクトはp型結晶に対しては
金、n型結晶に対してはアルミニウムの蒸着膜が一般に
使われている。しかしながらこれらの金属と窒化物結晶
は合金を形成せず、そのためにコンタクトの長期安定性
に問題がある。また、アルミニウムは酸化しやすく、か
つ半田とも反応しやすく信頼性のあるボンデングを得る
ことが難しい。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決した窒
化物結晶を主体とする半導体素子を提供することにあ
る。
化物結晶を主体とする半導体素子を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、AlGaIaN系
の多元結晶から成る二重異種接合を有する半導体素子に
おいて、その最上層にさらに窒化物以外の他のIIIＶ族
化合物半導体層をつけることによって達成される。また
上記半導体素子が活性層とバリア層を含む場合は、活性
層を挟むバリア層の片方または両方の外側に、バリア層
よりも禁制帯幅の狭いGaIaN系の結晶層をつける。上記
の他のIIIＶ族化合物半導体層は金属電極とオーミック
電極を形成するようにされる。上記の他のIIIＶ族化合
物半導体層の具体的材料としては例えばｐ型GaPを主成
分とする化合物半導体がある。すなわち窒化物結晶GaN
上に、高濃度に不純物をドープすることができ、しかも
電極金属と安定かつ低接触抵抗である結合を形成する他
の化合物半導体をエピタキシャル成長してやれば良い。
また窒化物結晶とこのような化合物半導体のあいだに大
きなバンドギャップ差があるので、それを緩和するため
にはGaNよりもバンドギャップの小さいGaInN結晶を介在
させると良い。上記化合物半導体でAlGaInN系に最も良
く適合するものとしては上述のとおりGaPを挙げること
が出来る。これによりAlGaInN系結晶からなる半導体素
子に低抵抗かつ安定なオーミックコンタクトを形成でき
る。
の多元結晶から成る二重異種接合を有する半導体素子に
おいて、その最上層にさらに窒化物以外の他のIIIＶ族
化合物半導体層をつけることによって達成される。また
上記半導体素子が活性層とバリア層を含む場合は、活性
層を挟むバリア層の片方または両方の外側に、バリア層
よりも禁制帯幅の狭いGaIaN系の結晶層をつける。上記
の他のIIIＶ族化合物半導体層は金属電極とオーミック
電極を形成するようにされる。上記の他のIIIＶ族化合
物半導体層の具体的材料としては例えばｐ型GaPを主成
分とする化合物半導体がある。すなわち窒化物結晶GaN
上に、高濃度に不純物をドープすることができ、しかも
電極金属と安定かつ低接触抵抗である結合を形成する他
の化合物半導体をエピタキシャル成長してやれば良い。
また窒化物結晶とこのような化合物半導体のあいだに大
きなバンドギャップ差があるので、それを緩和するため
にはGaNよりもバンドギャップの小さいGaInN結晶を介在
させると良い。上記化合物半導体でAlGaInN系に最も良
く適合するものとしては上述のとおりGaPを挙げること
が出来る。これによりAlGaInN系結晶からなる半導体素
子に低抵抗かつ安定なオーミックコンタクトを形成でき
る。
【０００６】
【作用】GaPは窒化物結晶上でエピタキシャル成長をす
るため、両者の結合は極めて強固である。またGaPはp型
n型ともに高濃度にドーピングすることが出来るのでき
わめて低抵抗の結晶となり、かつこれまで十分に技術開
発が行われてきた電極形成技術を適用することが出来
る。この結果極めて低抵抗かつ高信頼性の電極を窒化物
結晶を用いた半導体素子に形成することが出来る。ここ
で半導体素子とは発光素子、例えば発光ダイオードや半
導体や半導体レーザを含むものである。
るため、両者の結合は極めて強固である。またGaPはp型
n型ともに高濃度にドーピングすることが出来るのでき
わめて低抵抗の結晶となり、かつこれまで十分に技術開
発が行われてきた電極形成技術を適用することが出来
る。この結果極めて低抵抗かつ高信頼性の電極を窒化物
結晶を用いた半導体素子に形成することが出来る。ここ
で半導体素子とは発光素子、例えば発光ダイオードや半
導体や半導体レーザを含むものである。
【０００７】
【実施例】本実施例では、トリメチルアルミニウム、ト
リメチルガリウム、トリメチルインジウムならびにアン
モニア、フォスフィンをそれぞれIII族ならびにＶ族の
プレカーサとし、モノシランならびにビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウムをn型およびp型ドーピング用のプ
レカーサとして用いる有機金属気相エピタキシャル成長
方法を採用する。まず、図１に示すように、サファイア
の(0001)基板結晶11の上にn-GaN層12,n-AlGaN層13,p-Ga
InN層14,p-AlGaN層15,p-GaN層16,p-GaInN層17，p-GaP層
18をこの順序でつぎつぎに成長する。このウエハをフォ
トリソグラフィならびにドライエッチングを用いて図２
のごとく加工し、n-GaN層12の一部を露出させる。そし
て、ふたたびフォトリソグラフィとCVD(Chemical Vapor
Deposition)を用いて他の部分をSiO2で被い、ここにn-
GaP層19を成長させる。p-GaP層18の上にはCr/Au電極20
を蒸着し、n-GaP層19の上にはAuGeNi/Cr/Au電極21を蒸
着する。
リメチルガリウム、トリメチルインジウムならびにアン
モニア、フォスフィンをそれぞれIII族ならびにＶ族の
プレカーサとし、モノシランならびにビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウムをn型およびp型ドーピング用のプ
レカーサとして用いる有機金属気相エピタキシャル成長
方法を採用する。まず、図１に示すように、サファイア
の(0001)基板結晶11の上にn-GaN層12,n-AlGaN層13,p-Ga
InN層14,p-AlGaN層15,p-GaN層16,p-GaInN層17，p-GaP層
18をこの順序でつぎつぎに成長する。このウエハをフォ
トリソグラフィならびにドライエッチングを用いて図２
のごとく加工し、n-GaN層12の一部を露出させる。そし
て、ふたたびフォトリソグラフィとCVD(Chemical Vapor
Deposition)を用いて他の部分をSiO2で被い、ここにn-
GaP層19を成長させる。p-GaP層18の上にはCr/Au電極20
を蒸着し、n-GaP層19の上にはAuGeNi/Cr/Au電極21を蒸
着する。
【０００８】これをダイヤモンド・ソーでチップに切断
すると発光波長460nmの青色発光ダイオードが得られ
る。この発光ダイオードは、その立ちあがり電圧が3.6V
から3.3Vに、微分直列抵抗が25Ωから18Ωに下がり、電
極不良にもとづく素子の寿命は二万時間から四万時間に
向上した。本実施例では発光ダイオードを例に説明した
が、半導体レーザにも当然適用可能である。
すると発光波長460nmの青色発光ダイオードが得られ
る。この発光ダイオードは、その立ちあがり電圧が3.6V
から3.3Vに、微分直列抵抗が25Ωから18Ωに下がり、電
極不良にもとづく素子の寿命は二万時間から四万時間に
向上した。本実施例では発光ダイオードを例に説明した
が、半導体レーザにも当然適用可能である。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、抵抗抗かつ安定なオー
ミックコンタクトが得られ、素子の性能と信頼性が向上
する。
ミックコンタクトが得られ、素子の性能と信頼性が向上
する。
【図１】ウエハの断面図。
【図２】加工したウエハの断面図。
11…サファイア基板結晶、12…n-GaN層、13…n-AlGaN
層、14…p-GaInP層、15…p-AlGaN層、16…p-GaN層、17
…p-GaInN層、18…p-GaP層、19…n-GaP層、20…Cr/Au電
極、21…AuGeNi/Cr/Au電極。
層、14…p-GaInP層、15…p-AlGaN層、16…p-GaN層、17
…p-GaInN層、18…p-GaP層、19…n-GaP層、20…Cr/Au電
極、21…AuGeNi/Cr/Au電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大歳 創 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】AlGaInN系の多元結晶から成る二重異種接
合を有する半導体素子において、その最上層にさらに窒
化物以外の他のIIIＶ族化合物半導体層をつけた構造を
有する半導体素子。 - 【請求項２】上記半導体素子は活性層及びバリア層を有
し、上記活性層を挾む上記バリア層の片方または両方の
外側に、上記バリア層よりも禁制帯幅の狭いGaInN系の
結晶層をつけた構造を有する請求項１記載の半導体素
子。 - 【請求項３】上記の他のIIIＶ族化合物半導体層が金属
電極とオーミック電極を形成して成る請求項１又は２に
記載の半導体素子。 - 【請求項４】上記の他のIIIＶ族化合物半導体層がｐ型G
aPを主成分とする化合物半導体から成る請求項１又は２
に記載の半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944594A JPH07249797A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3944594A JPH07249797A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249797A true JPH07249797A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12553225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3944594A Pending JPH07249797A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249797A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10189479A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP3944594A patent/JPH07249797A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10189479A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
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